一種預應力開縫鋼板剪力墻的制作方法
【專利摘要】一種預應力開縫鋼板剪力墻屬于結構工程【技術領域】。預應力開縫鋼板剪力墻包括內嵌開縫鋼板、預應力桿件、連接耳板、托架、邊緣構件、框架梁和框架柱。內嵌開縫鋼板開縫形式可為橫向開縫或豎向開縫；內嵌開縫鋼板與邊緣構件螺栓連接；預應力桿件與連接耳板連接；預應力桿件、連接耳板在內嵌開縫鋼板兩側對稱布置；垂直邊緣構件和水平邊緣構件焊接；連接耳板在框架梁翼緣部位對稱布置，且與框架梁焊接；水平邊緣構件與框架梁焊接或者螺栓連接；托架與垂直邊緣構件和內嵌開縫鋼板焊接連接；框架梁與框架柱焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。本發明是高層建筑結構或其它結構的一種新型抗側力構件，它具有抗震性能好、延性高、耗能滯回環飽滿等特點。
【專利說明】一種預應力開縫鋼板剪力墻
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型的預應力開縫鋼板剪力墻，屬于結構工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，世界上采用鋼板剪力墻作為主要抗側力構件的建筑共有二十多幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度區。自從1970年日本鋼鐵公司將鋼板剪力墻應用于建筑中以來，鋼板剪力墻的發展已有40多年。鋼板剪力墻結構體系由內嵌鋼板和邊緣構件組成，邊緣構件包括邊緣梁和邊緣柱。內嵌鋼板通常與邊緣構件連接構成抗側力結構體系，該結構體系可視為固定在地面上的懸臂梁。
[0003]按照內嵌鋼板的厚薄，鋼板剪力墻可分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪力墻；按照鋼板表面是否加肋，鋼板剪力墻可分為加勁肋鋼板剪力墻和非加勁肋鋼板剪力墻；按照鋼板表面是否開縫，鋼板剪力墻可分為開縫鋼板剪力墻和不開縫鋼板剪力墻；按照鋼板側面是否布置混凝土板，鋼板剪力墻可分為鋼板-混凝土組合剪力墻和普通鋼板剪力墻。薄鋼板剪力墻盡管具有很好的經濟效益，但它較易屈曲。其他形式的鋼板剪力墻大多以阻止鋼板的平面外變形為目標，讓鋼板盡可能的保持在平面內工作來消耗更多的能量。
[0004]我國《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ99-98中附錄四規定，為防止鋼板剪力墻發生剪切屈曲，應以鋼板的剪切屈曲承載力作為其極限承載力，或通過對鋼板加勁使其屈服之前不發生屈曲。事實上，以上兩種方式都偏于保守且造價比較高，不利于鋼板剪力墻的發展和應用。隨著國內外對鋼板剪力墻研究的深入，鋼板剪力墻的屈曲后性能得到了廣泛的關注，鋼板剪力墻在屈曲后仍具有較高的承載力、良好的延性以及穩定的耗能能力。充分利用鋼板剪力墻的屈曲后強度不僅可以使結構獲得良好的抗震性能，而且可以顯著降低用鋼量，降低造價，提高經濟效益。
【發明內容】
[0005]本發明提出了一種新型的預應力開縫鋼板剪力墻，其目的在于，克服薄鋼板剪力墻因過早屈曲而不能充分發揮鋼材的強度和延性的缺點，提高了鋼板剪力墻的平面外穩定和極限承載能力，充分發揮了鋼材的優勢。
[0006]不設預應力桿件的薄鋼板剪力墻，當荷載沿一個方向作用時，內嵌鋼板發生屈曲并形成拉力帶，伴隨著較大的面外變形；當外荷載反向作用時，原來的拉力帶將反向受壓，不再提供剛度；同時，原先的受壓區域將過渡成拉力帶區，但由于在上級荷載下曾發生過較大壓屈變形，故有變形被拉伸至“平展”的過程，直到反向拉力帶的形成。在這一過程中，鋼板無法承受荷載，結構僅靠梁柱承擔外荷載，這樣錨固在框架上的拉力場對邊柱會產生較大的附加彎矩，增加了柱子的穩定負擔。所以預應力桿件的設置，一方面限制了內嵌鋼板屈曲后的較大的平面外變形，提供了側向約束；兩一方面，當荷載反向作用時，預應力桿件能夠承受外荷載作用，避免增加柱子的負擔。而且鋼板墻僅與框架梁連接，避免了四邊連接鋼板墻不能開洞的缺陷，所以能很好的作為抗側力構件應用于多高層鋼結構中。[0007]傳統的鋼板剪力墻是通過在鋼板上設置加勁肋來控制鋼板剪力墻的平面外穩定，屬于被動的控制方法，本發明在鋼板剪力墻上主動的施加預應力，來控制鋼板剪力墻的平面外穩定，同時，預應力拉索或預應力拉桿可以在鋼板剪力墻的拉力帶方向承擔一定的拉力，屬于主動的控制方法。且鋼板剪力墻只與結構梁相連，避免增加結構柱的負擔。該發明的所有構件都可以在工廠加工，然后在實地裝配，施工簡單，降低造價，適用于裝配式鋼結構。
[0008]本發明提出的預應力開縫鋼板剪力墻在鋼板上開若干豎縫，使豎縫間鋼板帶亦稱柱狀部類似受彎小柱一樣工作，從而將原非開縫鋼板剪切為主的變形轉化為帶縫鋼板彎曲為主的變形，大大提高帶縫鋼板剪力墻的變形及耗能能力。帶縫鋼板剪力墻還具有剛度可調節通過縫參數、空間布置靈活、滯回曲線飽滿、耗能減震效果較好等優點，因此是一種優良的抗震耗能構件。
[0009]本發明提出的預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，包括內嵌開縫鋼板1、預應力桿件2、連接耳板3、托架4、邊緣構件、框架梁7和框架柱8。所述內嵌開縫鋼板I采用厚度為5-10_的薄鋼板，開縫形式可為橫向開縫或豎向開縫；所述預應力桿件2采用預應力拉索或預應力拉桿；所述連接耳板3為固定預應力拉索或預應力拉桿的端部耳板；所述邊緣構件為垂直邊緣構件5和水平邊緣構件6，所述垂直邊緣構件5為雙肢T形鋼，所述水平邊緣構件6為平行放置的雙角鋼，且雙角鋼之間預留雙肢T形鋼雙肢之間的距離；所述內嵌開縫鋼板I與垂直邊緣構件5連接，內嵌開縫鋼板I與水平邊緣構件6連接；所述預應力桿件2兩端固定于所述連接耳板3 ;所述連接耳板3與垂直邊緣構件5連接，連接耳板3與型鋼梁7連接；所述托架4與內嵌開縫鋼板I連接，托架4與垂直邊緣構件5連接；所述垂直邊緣構件5和水平邊緣構件6連接；所述水平邊緣構件6與所述型鋼梁7連接；所述框架梁7與所述框架柱8連接；所述預應力桿件2、所述連接耳板3、所述托架4在所述內嵌開縫鋼板I兩側對稱布置。
[0010]在上述預應力開縫鋼板剪力墻中，所述內嵌開縫鋼板I與所述托架4焊接，所述托架4與垂直邊緣構件5焊接。
[0011]在上述預應力開縫鋼板剪力墻中，所述內嵌開縫鋼板I與垂直邊緣構件5螺栓連接、內嵌開縫鋼板I與水平邊緣構件6的螺栓連接。
[0012]在上述預應力開縫鋼板剪力墻中，所述垂直邊緣構件5和所述水平邊緣構件6焊接。
[0013]在上述預應力開縫鋼板剪力墻中，所述連接耳板3在所述型鋼梁7翼緣部位對稱布置，且與型鋼梁7焊接，連接耳板3與垂直邊緣構件5焊接。
[0014]在上述預應力開縫鋼板剪力墻中，所述水平邊緣構件6與所述型鋼梁7焊接或者螺栓連接。
[0015]在上述預應力開縫鋼板剪力墻中，所述框架梁7與所述框架柱8焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。
[0016]本發明對傳統的薄鋼板剪力墻通過四個角上設置預應力桿件，可以有效的限制鋼板墻平面外變形，提高鋼板墻的抗側剛度、耗能及延性性能。傳統的鋼板剪力墻是通過在鋼板上設置加勁肋來控制鋼板剪力墻的平面外穩定，屬于被動的控制方法，本發明在鋼板剪力墻上主動的施加預應力，來控制鋼板剪力墻的平面外穩定，同時，預應力拉索或預應力拉桿可以在鋼板剪力墻的拉力帶方向承擔一定的拉力，屬于主動的控制方法。且鋼板剪力墻只與結構梁相連，避免增加結構柱的負擔。該發明的所有構件都可以在工廠加工，然后在實地裝配，施工簡單，降低造價，適用于裝配式鋼結構。
[0017]本發明提供的預應力開縫鋼板剪力墻是高層建筑鋼結構或其它結構的一種新型抗側力構件。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0018]圖1為本發明的預應力開縫鋼板剪力墻結構示意圖。
[0019]圖2為本發明的預應力開縫鋼板剪力墻單元分解圖。
【具體實施方式】:
[0020]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0021]如圖1、2所示，I—內嵌開縫鋼板，2—預應力桿件，3—連接耳板，4一托架，5—垂直邊緣構件，6—7jC平邊緣構件，7—框架梁，8—框架柱。
[0022]所述預應力開縫鋼板剪力墻包括內嵌開縫鋼板1、預應力桿件2、連接耳板3、托架
4、邊緣構件、框架梁7和框架柱8。所述內嵌開縫鋼板I采用厚度為5-10mm的薄鋼板，開縫形式可為橫向開縫或豎向開縫；所述預應力桿件2采用預應力拉索或預應力拉桿；所述連接耳板3為固定預應力拉索或預應力拉桿的端部耳板；所述邊緣構件為垂直邊緣構件5和水平邊緣構件6，所述垂直邊緣構件5為雙肢T形鋼，所述水平邊緣構件6為平行放置的雙角鋼，且雙角鋼之間預留雙肢T形鋼雙肢之間的距離；所述內嵌開縫鋼板I與垂直邊緣構件5連接，內嵌開縫鋼板I與水平邊緣構件6連接；所述預應力桿件2兩端固定于所述連接耳板3 ;所述連接耳板3與垂直邊緣構件5連接，連接耳板3與型鋼梁7連接；所述托架4與內嵌開縫鋼板I連接，托架4與垂直邊緣構件5連接；所述垂直邊緣構件5和水平邊緣構件6連接；所述水平邊緣構件6與所述型鋼梁7連接；所述框架梁7與所述框架柱8連接；所述預應力桿件2、所述連接耳板3、所述托架4在所述內嵌開縫鋼板I兩側對稱布置。
[0023]在上述預應力開縫鋼板剪力墻中，所述內嵌開縫鋼板I與所述托架4焊接，所述托架4與垂直邊緣構件5焊接。所述內嵌開縫鋼板I與垂直邊緣構件5螺栓連接、內嵌開縫鋼板I與水平邊緣構件6的螺栓連接。所述垂直邊緣構件5和所述水平邊緣構件6焊接。所述連接耳板3在所述型鋼梁7翼緣部位對稱布置，且與型鋼梁7焊接，連接耳板3與垂直邊緣構件5焊接。所述水平邊緣構件6與所述型鋼梁7焊接或者螺栓連接。所述框架梁7與所述框架柱8焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。
[0024]上述預應力開縫鋼板剪力墻的平面外剛度很大，能夠有效控制運輸、安裝以及使用工程中的平面外變形，保持鋼板的穩固安全。
[0025]本發明提出的預應力開縫鋼板剪力墻是對傳統的平鋼板剪力墻的改進，將預應力結構應用其中，采用主動的控制方式來控制鋼板的平面外穩定，改善了傳統鋼板剪力墻易屈曲的缺陷，提高了鋼板剪力墻的抗側能力。本發明的所有構件都可以在工廠進行加工和安裝，然后運至工地進行裝配，節省人力物力，降低造價。
【權利要求】
1.一種預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，包括內嵌開縫鋼板(I)、預應力桿件(2)、連接耳板(3)、托架(4)、邊緣構件、框架梁(7)和框架柱(8);所述內嵌開縫鋼板(I)采用厚度為5-10mm的薄鋼板，開縫形式可為橫向開縫或豎向開縫；所述預應力桿件(2)采用預應力拉索或預應力拉桿；所述連接耳板(3)為固定預應力拉索或預應力拉桿的端部耳板；所述邊緣構件為垂直邊緣構件(5 )和水平邊緣構件(6 )，所述垂直邊緣構件(5 )為雙肢T形鋼，所述水平邊緣構件(6)為平行放置的雙角鋼，且雙角鋼之間預留雙肢T形鋼雙肢之間的距離；所述內嵌開縫鋼板(I)與垂直邊緣構件(5)連接，內嵌開縫鋼板(I)與水平邊緣構件(6)連接；所述預應力桿件(2)兩端固定于所述連接耳板(3);所述連接耳板(3)與垂直邊緣構件(5 )連接，連接耳板(3 )與型鋼梁(7 )連接；所述托架(4)與內嵌開縫鋼板(I)連接，托架(4)與垂直邊緣構件(5)連接；所述垂直邊緣構件(5)和水平邊緣構件(6)連接；所述水平邊緣構件(6)與所述型鋼梁(7)連接；所述框架梁(7)與所述框架柱(8)連接；所述預應力桿件(2)、所述連接耳板(3)、所述托架(4)在所述內嵌開縫鋼板(I)兩側對稱布置。
2.根據權利要求1所述的預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，所述內嵌開縫鋼板(I)與所述托架(4 )焊接，所述托架(4 )與垂直邊緣構件(5 )焊接。
3.根據權利要求1所述的預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，所述內嵌開縫鋼板(I)與垂直邊緣構件(5)螺栓連接、內嵌開縫鋼板(I)與水平邊緣構件(6)的螺栓連接。
4.根據權利要求1所述的預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，所述垂直邊緣構件(5)和所述水平邊緣構件(6)焊接。
5.根據權利要求1所述的預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，所述連接耳板(3)在所述型鋼梁(7)翼緣部位對稱布置，且與型鋼梁(7)焊接，連接耳板(3)與垂直邊緣構件(5)焊接。
6.根據權利要求1所述的預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，所述水平邊緣構件(6)與所述型鋼梁(7)焊接或者螺栓連接。
7.根據權利要求1所述的預應力開縫鋼板剪力墻，其特征在于，所述框架梁(7)與所述框架柱(8)焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。
【文檔編號】E04B1/98GK103835397SQ201410086519
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】張愛林, 孫勇, 劉學春, 惠怡, 趙亮 申請人:北京工業大學